[发明专利]一种稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种稀土镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。本发明的稀土镁合金，由以下质量百分比的元素组成：Sm 3.0～3.4％，Nd 1.5～1.7％，Gd 1.5～1.7％，Zn 0.6～0.8％，Zr 0.4～0.6％，余量为Mg。本发明的稀土镁合金采用轻稀土元素Sm和Nd以及重稀土元素Gd作为稀土组分，Sm的含量为3.0～3.4wt％，Nd的含量为1.5～1.7％，可以增加含Sm、Nd强化相的生成量；Zn和Zr的含量分别控制在0.6～0.8wt％和0.4～0.6wt％，不仅可以细化晶粒，而且可以增加元素在基体中的固溶量，提高合金的强度和塑性。

技术领域

本发明涉及一种稀土镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。

背景技术

作为当前工程应用中最轻的金属结构材料，镁合金具有密度低、比强度比刚度高、电磁屏蔽性能良好、阻尼减振性能优越、易回收等优点，在电子工业、汽车制造及航空航天领域中具有重要的应用前景。近几十年来的研究表明，以稀土作为合金化元素可显著提高镁合金的室温及高温力学性能。例如，英国开发了含Y元素和Nd元素的WE54和WE43合金，合金元素含量较高的WE54合金，其室温抗拉强度为280MPa，断后伸长率为4％；我国也开发了含稀土的ZM6合金，在工程上获得了广泛的应用，其抗拉强度为225MPa，断后伸长率为3％。中国专利文献CN 108796328 A公开了一种高强耐热稀土镁合金，成分为：2～6wt％的Sm；0～3wt％的Nd；2～5wt％的重稀土元素；0.5～4wt％的Zn；0.2～3wt％的Zr；余量为Mg及不可避免的杂质。该发明采用价格低廉的钐元素替代钕元素，并且通过引入Zn、Zr元素，配合使用重稀土元素，经过热处理形成Zn-Zr锥面耐热强化相，同时利用重稀土元素结合轻稀土元素Sm促进形成柱面析出相，可以提高稀土镁合金的强度，但是得到的稀土镁合金的塑性较差，限制了高性能镁合金材料在工程领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土镁合金，用于解决目前高强度稀土镁合金存在塑性较差的问题。

本发明的另一目的在于提供一种稀土镁合金的制备方法。

为了实现以上目的，本发明的稀土镁合金所采用的技术方案为：

一种稀土镁合金，由以下质量百分比的元素组成：Sm 3.0～3.4％，Nd 1.5～1.7％，Gd 1.5～1.7％，Zn 0.6～0.8％，Zr 0.4～0.6％，余量为Mg。

本发明的稀土镁合金的合金组分为Mg-Sm-Nd-Gd-Zn-Zr。采用轻稀土元素Sm和Nd以及重稀土元素Gd作为稀土组分，Sm、Nd和Gd在镁中的最大固溶度分别为5.8wt％、3.6wt％和23.5wt％。Sm的含量为3.0～3.4wt％，Nd的含量为1.5～1.7wt％，可以增加含Sm、Nd强化相的生成量，有利于提高合金的强度；为保证强化效果和控制合金成本，Gd的含量控制在1.5～1.7wt％。Zn的含量控制在0.6～0.8wt％和Zr的含量控制在0.4～0.6wt％，不仅可以细化晶粒，而且可以增加元素在基体中的固溶量，提高合金的强度和塑性。本发明利用多元合金化的综合作用，可有效提高稀土镁合金的强度和塑性。

优选地，所述Sm、Nd和Gd占稀土镁合金总质量的百分比小于7％。为了降低成本，本发明的稀土镁合金采用搭配使用多种含量较低的稀土元素。相比于商用耐热高强镁合金WE54(稀土元素含量为9wt％)，本发明的稀土镁合金在稀土元素含量较低的情况下，在室温条件下的抗拉强度高于280MPa，断后伸长率高于8.5％。

优选地，稀土镁合金中Mg的质量分数为92～93％。

优选地，所述稀土镁合金由包括以下步骤的方法制得：将稀土镁合金的前驱合金熔体进行浇铸，得到铸锭，再将铸锭依次进行固溶处理、时效处理，即得。